地基处理及基础工程

内容简介

《地基处理及基础工程》：高等学校教材。2100433B

浅基础

通常把埋置深度不大，只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础称为浅基础。它可扩大建筑物与地基的接触面积，使上部荷载扩散。浅基础主要有：①独立基础(如大部分柱基)；②条形基础（如墙基）；③筏形基础（如水闸底板）。当浅层土质不良，需把基础埋置于深处的较好地层时，就要建造各种类型的深基础，如桩基础、墩基础、沉井或沉箱基础、地下连续墙等。它将上部荷载传递到周围地层或下面较坚硬地层上。

桩基础

一种古老的地基处理方式。中国隋朝的郑州超化寺塔和五代的杭州湾海堤工程都采用桩基。按施工方法不同，桩可分为预制桩和灌注桩。预制桩是将事先在工厂或施工现场制成的桩，用不同沉桩方法沉入地基；灌注桩是直接在设计桩位开孔，然后在孔内浇灌混凝土而成。

沉井和沉箱基础

沉井又称开口沉箱。它是将上下开敞的井筒沉入地基,作为建筑物基础(图1)。沉井有较大的刚度，抗震性能好，既可作为承重基础，又可作为防渗结构。1945年美国蒙哥马利闸采用沉井作为承重防渗基础。沉箱又称气压沉箱，其形状、结构、用途与沉井类似，只是在井筒下端设有密闭的工作室，下沉时,把压缩空气压入工作室内,防止水和土从底部流入，工人可直接在工作室内干燥状态下施工（图2）。如1937年中国钱塘江铁路桥的桥墩采用沉箱基础；1963年日本杨川闸用沉箱作为闸的承重防渗基础。

地下连续墙

利用专门机具在地基中造孔、泥浆固壁、灌注混凝土等材料而建成的承重或防渗结构物。它可作成水工建筑物的混凝土防渗墙；也可作一般土木建筑的挡土墙、地下工程的侧墙等。墙厚一般40～130cm。世界上最深的混凝土防渗墙达131m（加拿大马尼克三级坝）。

地基处理土基加固

采取专门措施改善土基的工程性质。土基加固方法很多，如置换法、碾压法、强夯法、爆炸压密、砂井、排水法、振冲法、灌浆、高压喷射灌浆、等。

置换法

置换法是将建筑物基础地面以下一定范围内的软弱土层挖除，置换以良好的无侵蚀性急低压缩性的散粒材料（土、砂、碎石）或与建筑物相同的材料，然后压实或夯实。一般用基用砂或碎石置换，称砂垫层或碎石垫层。

强夯法

用几十吨重的夯锤，从几十米高处自由落下,进行强力夯实的地基处理方法。夯锤一般重10～40t，落距6～40m，处理深度可达10～20m。采用强夯法要注意可能发生的副作用及其对邻近建筑物的影响。

排水法

排水法是采取相应措施如砂垫层、排水井、塑料多孔排水板等，使软基表层或内部形成水平或垂直排水通道，然后在土壤自重或外界荷载作用下，加速土壤中水分的排出，使土壤固结的方法。

如排水井法：在地基内按一定的间距打孔，孔内灌注透水性良好的砂，缩短排水路径，并在上部施加预压荷载的处理方法。它可加速地基固结和强度增长，提高地基稳定性，并使基础沉降提前完成。砂井直径一般25～50cm，间距2～3m。砂井一般用射水法造孔,也可采用袋砂井、排水纸板等，还可采用真空预压法，即用抽真空的办法加压，可取得相应于80kPa的等效荷载。

振冲法

用振冲器加固地基的方法，即在砂土中加水振动使砂土密实。用振冲法造成的砂石桩或碎石桩，都称振冲桩。

灌浆

借助于压力，通过钻孔或其他设施将浆液压送到地基孔隙或缝隙中，改善地基强度或防渗性能的工程措施。主要有固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆、化学灌浆以及高压喷射灌浆。

1、固结灌浆。

是通过面状布孔灌浆，以改善基岩的力学性能，减少基础的变形和不均匀沉降；改善工作条件，减少基础开挖深度的一种方法。特点是：灌浆面积较大、深度较浅、压力较小。

2、帷幕灌浆

是在基础内，平行于建筑物的轴线，钻一排或几排孔，用压力灌浆法将浆液灌入到岩石的缝隙中去，形成一道防渗帷幕，截断基础渗流，降低基础扬压力的一种方法。特点是：深度较深、压力较大。

3、接触灌浆

是在建筑物和岩石接触面之间进行灌浆，以加强二者之间的结合程度和基础的整体性，提高抗滑稳定，同时也增进岩石固结与防渗性能的一种方法。

4、化学灌浆

是以一种高分子有机化合物为主题材料的灌浆方法。这种浆材成溶液状态，能灌入0.10mm以下的细微管缝，浆液经过一定时间起化学作用，可将裂缝粘合起来形成凝胶，起到堵水防渗以及补强的作用。

5、高压喷射灌浆

通过钻入土层中的灌浆管，用高压压入某种流体和水泥浆液，并从钻杆下端的特殊喷嘴以高速喷射出去的地基处理方法（图3 ）。在喷射的同时，钻杆以一定速度旋转，并逐渐提升；高压射流使四周一定范围内的土体结构遭受破坏，并被强制与浆液混合，凝固成具有特殊结构的圆柱体，也称旋喷桩。如采用定向喷射，可形成一段墙体，一般每个钻孔定喷后的成墙长度为 3～6m。用定喷在地下建成的防渗墙称为定喷防渗墙。喷射工艺有三种类型：①单管法，只喷射水泥浆液；②二重管法，由管底同轴双重喷嘴同时喷射水泥浆液及空气；③三重管法，用三重管分别喷射水、压缩空气和水泥浆液。

水泥土搅拌桩

水泥土搅拌桩地基系利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机在地基深部，就地将软土和固化剂（浆体或粉体）强制拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。

地基处理岩基加固

少裂隙、新鲜、坚硬的岩石，强度高、渗透性低，一般可以不加处理作为天然地基。但风化岩、软岩、节理裂隙等构造发育的岩石，须采取专门措施进行加固。岩基加固的方法，有开挖置换、设置断层混凝土塞、锚固、灌浆等。

开挖置换：类似土基加固的换土法，将设计规定的建筑物建基高程以上的风化岩全部开挖，用混凝土置换。

设置断层混凝土塞：将断层内断层角砾岩、断层泥挖除至一定深度，回填混凝土，形成混凝土塞。

锚固：在岩石内埋设锚索，用以抵抗侧向力或向上的力；通常锚索为被水泥浆或其他固定剂所包裹的高强度钢件（钢筋、钢丝或钢束）。锚固法也可以加固土基。

灌浆：主要有帷幕灌浆和固结灌浆。

本书汇集杨光煦同志30余年来从事水利水电、供水工程，以及海堤、码头、机场工程设计与研究工作中有关水下及淤泥中施工与地基处理方面的论文共39篇.内容涉及水下及淤泥中施工原理，水下工程爆破，水下灌筑沥青混凝土，新奥法施工，淤泥中开挖与填筑工程，淤泥、粉细砂、砂砾及岩石地基处理，深基坑支护，及大江大河截流工程。